三元Sb60Ag20Cu20合金中枝晶与共晶的快速生长

采用深过冷方法实现了三元Sb₆₀Ag₂₀Cu₂₀合金的快速凝固, 最大过冷度达到142 K(0.18T_L). 在40~142 K过冷范围内, 合金凝固组织由(Sb), θ (Cu₂Sb)和 ε (Ag₃Sb)相组成. 深过冷扩大了(Sb)相的固溶度, 从而使其点阵发生膨胀, 点阵参数值增大. 初生(Sb)相存在两种生长方式: 小过冷条件下主要以非小面相枝晶形式生长; 大过冷条件下呈现小面相枝晶生长. (Sb)和θ相的晶体结构差异较大, 使合金熔体到达(θ+Sb)共晶线时不易生成(θ +Sb)二相共晶, 而是形成条状θ 相. θ 和 ε 相具有较强的协同生长趋势, 因此易于形成( ε + θ )二相共晶. 另外, 根据微观组织特征和DSC实验结果确定了合金的快速凝固路径.     

深过冷Ni-P共晶合金凝固动力学分析

根据经典的形核和生长理论，通过实验分析了深过冷Ni-P共晶合金的凝固行为．实验发现，深过冷Ni-P共晶合金的凝固组织由粒状的共晶团和棒状的规则共晶所组成．随过冷度的增加，共晶团的组织逐渐细化，同时深过冷熔体晶核生长速率很大，异质形核在凝固过程中起控制性的作用．深过冷熔体的单点形核和长大现象作为特例用以描述界面的生长速率对其凝固组织的影响。     

自由落体条件下三元Al-Cu-Ag合金的快速凝固

三元Al-30％Cu-18％Ag合金在自由落体条件下发生快速凝固,形成由θ（Al2Cu）,α（Al）和善（Ag2Al）三相组成的凝固组织．测定其固相面与液相面温度分别为778和827K,实验获得过冷度最大达△TMax=171K（0．20TL）．在对过冷行为和形核能力计算的基础上,分析了该合金快速凝固组织的演变规律．发现过冷度随合金液滴直径减小而呈指数形式增加,在整个过冷范围内,θ（Al2Cu）相的形核率最大,ξ（Ag2Al）相的形核率最小．当△T〈78K时,初生的θ（Al2Cu）相生成粗大枝晶;当78≤△T≤171K时,θ（Al2Cu）相晶粒细化,与α（Al）两相交替生长;当△T≥171K时,形成了以（θ＋α＋ξ）三元不规则共晶团为主要特征的凝固组织．     

深过冷Ni—Si共晶合金中Ni3Si的生长形态

采用熔融玻璃净化和循环过热相结合的方法，使Ｎｉ－Ｓｉ共晶合金获得了２２４Ｋ的大过冷度，对该合金深过冷快速凝固组织的形成机制和小平面相Ｎｉ３Ｓｉ的生长形态的研究发现，在过冷条件下，共晶组织形成之前，往往会生成组成共晶的两相的初生相，随着过冷度的增大，Ｎｉ３Ｓｉ初生相的生长形态由小平面形态向非小平面形态转变，其转变的临界过冷度约为６０Ｋ。     

深过冷Ni-Sn共晶合金凝固组织的演化及非规则共晶的形成

采用熔融玻璃净化配合循环过热方法使 Ni-Sn共晶合金实现了深过冷快速凝固，并对其凝固组织随初始过冷度（ΔΤ）的演化规律进行了研究.发现当ΔΤ<65K时，凝固组织为规则层片状共晶或羽毛状共晶.ΔΤ>65K时，非规则共晶在凝固组织中出现，随ΔΤ的增大，非规则共晶体积分数逐渐增大，并在ΔΤ>140K时，凝固组织完全由非规则共晶组成.利用单相枝晶再辉后的熔断理论，解释了非规则共晶的形成机制.     

深过冷Pb-Sb-Sn合金中初生相和共晶组织形成规律研究

研究了Pb-Sb-Sn三元系中不同相区的合金在深过冷条件下凝固组织形成规律. 实验发现, 初生(Pb)和SbSn相均以枝晶方式生长, 而初生(Sb)相主要呈现为多边形块状和板条状小面相. (Pb)和SbSn相之间的亲和力较强, 易于形成二相共晶, 组织形态丰富多彩. (Pb)和(Sb)相则是以离异共晶方式生长. (Sb)和SbSn相不易单独形成二相共晶, 但在三元共晶组织中可以相互依附生长. (Pb)+ (Sb)+SbSn三元共晶组织通常呈层片状生长, 当其体积分数较小时会形成不规则共晶组织. EDS分析表明, 在深过冷快速凝固条件下, 三种初生相的溶质固溶度均得以扩展, 表现出显著的溶质截留效应.     

Pb-15%Sb过共晶合金的深过冷及快速凝固

采用熔剂净化深过冷和洁净容器快速凝固方法,研究了Pb-15%Sb过共晶合金在不同凝固条件下的组织演变.在熔剂净化条件下,随着凝固过冷度△T的增大,初生相Sb的组织形貌由尖角块状向树枝晶转变并不断细化,Sb的宏观偏析减弱,实验测得的最大过冷度为73K;在洁净容器快速凝固条件下,计算获得的最大过冷度为196.2K,初生相Sb的结晶被完全抑制,凝固组织发生了完全的共生生长,出现了快速凝固超细化组织.     

深过冷Fe82B17Si1非规则共晶中Fe2B相的形态演化

在63～342 K过冷度范围内,对Fe82B17Si1合金非规则共晶中Fe2B相的生长形态演化进行了研究.发现:(1)在具有一次再辉的63～164 K及255～342 K过冷度范围内,随过冷度增加Fe2B相由变异的小平面结构逐渐转变为树枝状,进而向具有明显定向特征的树枝状和超细的球状转变,该合金Fe2B相由小平面转变为树枝状的过冷度过渡范围约为63～164 K;(2)在具有两次再辉的174～247 K过冷度范围内,随初生α相含量的增加枝晶间非规则共晶逐渐向离异共晶转变;(3)在63～154K和312～342 K过冷度范围内,该合金非规则共晶中的Fe2B相存在两次粒化现象,这两次粒化对应于不同的非规则共晶形成机制.     

深过冷Fe82B17Si1共晶合金的再辉及凝固组织特征

在大气中,采用熔融玻璃净化与循环过热相结合的方法,使Fe₈₂B₁₇Si₁共晶合金获得了342K(0．238T_E,T_E为共晶温度)的大过冷度．对该合金的冷却再辉曲线及凝固组织研究发现：(1)在6～164K及255～342K过冷度范围内该合金的冷却曲线仅呈现一次再辉,而在174～247K过冷度范围内其冷却曲线则存在两次再辉,三过冷度范围内的凝固组织分别对应于由准规则共晶和复杂规则共晶组成的混合共晶或混合共晶+非规则共晶、完全非规则共晶、初生α(Fe,Si)相+枝晶间非规则共晶;(2)在过冷条件下,该合金的共晶两相α(Fe,Si)及Fe2B相满足促发形核的非互惠原则;(3)该合金非规则共晶出现的特征过冷度△T₁=63K,完全非规则共晶化的特征过冷度△T₂=164K;(4)该合金非平衡状态下的共晶共生区偏向Fe₂B相一边,它与共晶成分线的交点在△T=154K及△T=264K,其谷值约在△T=207K左右．     

深过冷Fe82B17Sil非规则共晶中Fe2B相的形态演化

在63～342 K过冷度范围内,对Fe₈₂B₁₇Si_l合金非规则共晶中Fe2B相的生长 形态演化进行了研究．发现：(1)在具有一次再辉的63～164 K及255～342 K过冷\r 度范围内,随过冷度增加Fe2B相由变异的小平面结构逐渐转变为树枝状,进而向具 有明显定向特征的树枝状和超细的球状转变,该合金Fe'B相由小平面转变为树枝状 的过冷度过渡范围约为63～164 K;(2)在具有两次再辉的174～247 K过冷度范围 内,随初生a相含量的增加枝晶间非规则共晶逐渐向离异共晶转变;(3)在63～154 K和312～342 K过冷度范围内,该合金非规则共晶中的Fe2B相存在两次粒化现象, 这两次粒化对应于不同的非规则共晶形成机制．     

深过冷Fe82B17Si1共晶合金的再辉及凝固组织特征

在大气中，采用熔融玻璃净化与循环过热相结合的方法，使Ｆｅ８２Ｂ１７Ｓｉ１共晶合金获得了３４２Ｋ９０．２３８ＴＥ，ＴＥ为共晶温度）的大过冷度，对该合金的冷却再工线及凝固组织研究发现：（１）在６￣１６４Ｋ及２５５￣３４２Ｋ过冷度范围内该合金的冷却曲线仅呈现一次再辉，而在１７４￣２４７Ｋ过冷度范围内其冷却曲线则存在两次再一 范围内的凝固组织分别对应于由准规则共晶和复杂规则共晶组成的混合共晶或混合共晶＋非     

落管中Al-Ge亚共晶合金的快速枝晶生长

采用落管无容器处理技术研究了Al-45%Ge亚共晶合金在无容器条件下的深过冷与快速枝晶生长.自由落体过程中液滴达到的过冷度范围为13～201K,最大过冷度达0.27T L .发现初生(Al)相的生长形态随着过冷度的增大由柱状枝晶向等轴枝晶转变.根据快速枝晶生长理论对初生(Al)相的枝晶生长速度进行了计算,结果表明初生(Al)相的生长始终受溶质扩散控制,没有发生从溶质扩散控制生长向热扩散控制生长的转变.     

深过冷金属熔体中单晶形成的临界条件

将形核率和晶体生长速度对过冷金属结晶晶粒数的影响用过冷度统一起来，建立了过冷金属结晶晶粒数随金属热力学过冷度变化的理论关系。结果表明：过冷金属的结晶晶粒数随金属热力学过冷度的增大而减小，过冷度增大到一临界值后，过冷金属的结晶晶粒数减小到１；所得到的在过冷金属熔体中形成单晶的理论判据与有关实验结果完全吻合。     

超声场中Ag-Cu-Sb三元共晶的生长机制

在频率为35 kHz的超声场中实现了三元Ag_42.4Cu_21.6Sb₃₆共晶的液固转变. 凝固过程中合金熔体内部的声场分布表明, 在声波的传播方向上, 随着液固界面自下而上推移, 界面处液相中的声强逐渐升高. 超声场的不均匀性促使(ε +θ +Sb)三元共晶生长形态沿声波传播方向呈现出“三元离异共晶-不规则和规则三元共晶混合组织-规则三元共晶”的区域特征. 在声强最高的区域内, 空化效应引发3个共晶相独立形核, 声流有效抑制了共晶相的协同生长, 组织生长形态为粗大的三元离异共晶. 同时, 声场加速了共晶液固界面前沿的溶质传输, 降低了3个共晶相对溶质元素的固溶程度.     

CL-20/TNT/DNB三元共晶的分子动力学模拟

为了探索研究CL-20(六硝基六氮杂异伍兹烷)/TNT(2,4,6-三硝基甲苯)/DNB(1,3-二硝基苯)三元共晶形成的可能性,分别构建了CL-20/TNT/DNB三元共晶结构和CL-20/TNT、CL-20/DNB组成的二元共混物结构,以及CL-20、TNT、DNB三元混合结构。采用分子动力学方法模拟计算了三元共晶体系、二元共混体系和三元混合体系的结合能、内聚能密度、径向分布函数和力学性能。对计算结果进行比较和分析可以得到:CL-20/TNT/DNB共晶结构的结合能大于CL-20/TNT/DNB共混结构、CL-20/TNT与CL-20/DNB二元共混结构的结合能;CL-20/TNT/DNB共混结构、CL-20/TNT与CL-20/DNB二元共混结构内聚能密度小一些,即共混体系克服分子间作用力相对容易,体系稳定性较差;而CL-20/TNT/DNB共晶结构的内聚能密度大一些,体系中分子间的相互作用力较强,体系结构稳定性较好,共晶体系中存在作用强度大、长度也小的氢键作用,有利于CL-20/TNT/DNB共晶体系的形成,对体系感度的降低也有一定意义。     

深过冷凝固用SiO2非催化形核涂层的制备与表征

在普通陶瓷基片和陶瓷坩埚内表面用溶胶-凝胶法制备了SiO 2 非催化形核涂层,用原子力显微镜和扫描电镜对涂层表面形貌进行了表征,用深过冷试验检验了涂层对金属熔体形核的非催化作用.研究结果表明,该涂层能够有效地阻挡晶态坩埚内壁的催化形核作用,使金属熔体获得深过冷;非催化形核涂层的主要作用是隔离金属熔体与晶态坩埚或铸型间的直接接触,其表面存在的微米尺度的孔洞和凸起对于金属熔体深过冷的获得没有明显的影响;多层浸涂时,上层对下层的裂纹有明显的覆盖作用,使涂层表面裂纹不能在深度方向贯穿,从而有效地消除裂纹对非催化涂层的危害.     

电磁搅拌对Fe—C共晶合金石墨片间距与过冷度的影响

Change in structure of oriented growth of Fe-C eutectic alloys with induction stirring is studied. It is found that eutectic structure coarsens obviously with rotated stirring and graphite lamellar spacing increases with increasing speed gradient of solid/liquid (s/l) interface along the radial direction. It is also found that supercooling at the eutectic front is depressed with increasing growth rate and rotation rate. Assuming a lamellar stationary flow parallel to the growth interface within the liquid boundary layer where the solidification takes place, a simple medel is proposed and compared with the experimental results. A good agreement between the experiment and the theoretical model is found     

深过冷液态金属中的均匀形核

首先讨论了液态金属和非晶金属在结构方面的相似之处,然后讨论了传统形核理论的一些缺陷以及与之相矛盾的一些实验结果,目的是进一步探讨均匀形核的机理.在此基础上,提出了无扩散形核理论及其形核壁垒的公式,并对均匀形核理论的矛盾进行了数学上的论证.无扩散形核理论有效地解释了晶体形核和非晶形核的过程.     

深过冷银熔体热物理性质参数的研究

将差示扫描量热与助熔剂处理相结合,研究了深过冷状态下银的比热及其他相关热物性参数．通过实验获得银熔体在深过冷范围内的比热与温度成线性关系,计算出了深过冷银熔体与对应温度固态之间的焓差、熵差和吉布斯自由能差,分析了深过冷银熔体的热扩散系数和热传导系数随温度的变化关系．     

共晶生长磁功能复合材料的研究

该项目采用定向凝固共晶生长的方法,制得了铁磁相MnSb和SmMnSb在微米尺度上以规则定向排列弥散均布于抗磁性Sb基本的磁功能复合材料.并用多种现代化分析手段,系统研究了复合材料的生长行为、晶体学特性和磁性能.